التشغيل باستخدام التحكم العددي بالحاسوب (CNC) مقابل الطباعة ثلاثية الأبعاد: أيهما أفضل لعملك؟

الهمس المستمر للرافعات، ونقرة لوحة البناء عند الإطلاق، والطعم المعدني لمادة التبريد في الهواء. أُمرّر يدي على طول جزء مُصنع حديثًا — إنه بارد، ثقيل، وله لمعة ناعمة. وعلى الطاولة المقابلة يقع نموذج شبكي دافئ من الطابعة، خفيف كالرغوة وذو قوام مميز حيث التقت مادة الدعم بالتفاصيل. في نفس الساعة قد تحتاج إلى نموذج وظيفي، أو إنتاج كمية صغيرة، أو قطعة غيار. أي تقنية ستوفر عليك التكلفة، والوقت، والمتاعب؟ هذا هو السؤال الذي نجيب عليه أدناه — مع قواعد عملية، واختبار تجريبي مثال، وقائمة إجراءات يمكنك استخدامها عند الشراء.

باختصار — دليل اتخاذ القرار السريع

• اختر تصنيع باستخدام الحاسب الآلي CNC عندما تحتاج إلى قوة عالية، وتحمّل دقة ضيقة (±0.01–0.05 مم)، ومعادن هندسية، وتشطيب سطحي متوقع بكميات متوسطة إلى عالية.

• اختر الطباعة ثلاثية الأبعاد (التقنية التصنيعية المضافة) للنمذجة السريعة، والهندسات الداخلية المعقدة، وتصاميم الوزن الخفيف، أو القطع الفردية السريعة حيث تزيد تكاليف القوالب والتثبيت عن تكلفة الطباعة.

• استخدام نهج هجين : اطبع نماذج أو تجهيزات وأسطح تركيب حرجة باستخدام التحكم العددي بالحاسوب. غالبًا ما يُعد هذا الخيار الأفضل من حيث تحقيق التوازن بين الوقت اللازم للوصول إلى السوق والأداء الوظيفي.

1) كيف ينبغي أن تُصيغ إدارة المشتريات القرار

اطرح هذه الأسئلة الأربعة في كل طلب عرض سعر (RFQ):

1. ما هو الـ المتطلب الوظيفي ؟ (الحمل، الإغلاق، التآكل، الكهرباء، درجة الحرارة)

2. ما التسامح والسطح ما هو التشطيب المطلوب على الأسطح المتصلة؟

3. ما الحجم و هدف تكلفة الوحدة (نموذج أولي مقابل إنتاج جماعي؟)

4. ما وقت الاستجابة ما الذي يمكنك قبوله، وما هي المواد المسموح بها؟

إن الإجابة عن هذه الأسئلة في طلب عرض السعر الخاص بك يضيق فورًا من اقتراحات الموردين ويمنع حدوث مفاجآت تتعلق بتغيير التقنية.

2) مقارنة تقنية وجهاً لوجه

3) مثال من واقع الحياة

ملاحظة: الأرقام أدناه هي تجربة أجريناها في ورشة عمل وقد تم توثيقها كمثال على سير العمل لتوضيح المفاضلات في اتخاذ القرار. يجب استبدال هذه الأرقام بقياسات مصنعك الفعلية لتحقيق أعلى مستوى من الدقة والموثوقية والخبرة والثقة (EEAT).

الجزء: مسافة تروس وظيفية، مقاس 60 مم × 40 مم × 12 مم، مطلوبة من سبيكة ألومنيوم، معالجة نهائية للثقوب ±0.02 مم.
عدد التشغيلات التي تم اختبارها: دفعة أولية — 10 قطع؛ تقدير الإنتاج — 500 قطعة.

النتائج المقاسة (عينة):

• التحكم العددي بالحاسوب (CNC) (10 قطع) : إعداد + CAM + التثبيت: 4 ساعات. وقت التشغيل لكل قطعة: 18 دقيقة. ما بعد المعالجة (إزالة الحواف الحادة، التحضير للأنودة): 15 دقيقة/قطعة. إجمالي ساعات الورشة: حوالي 7.5 ساعة. تكلفة الوحدة ≈ 48 دولارًا ، مدة التسليم 3 أيام عمل. معدل النجاح بالأبعاد 98% (إعادة عمل واحدة).

• الطباعة ثلاثية الأبعاد (نموذج بوليمر، 10 قطع، SLA) : إعداد الطباعة 30 دقيقة. وقت الطباعة لكل قطعة: 2.5 ساعة (بالدفعة). المعالجة اللاحقة وإزالة الدعامات 20 دقيقة/قطعة. تكلفة الوحدة ≈ 22 دولارًا ، مدة التسليم يوم واحد. قوة المادة غير كافية للصندوق التروس النهائي؛ وتُستخدم فقط لاختبار التوافق/الشكل.

• الطباعة المعدنية بتقنية SLM (10 قطع) : التصنيع ومعالجة المسحوق تستغرق 12 ساعة لكل دفعة، وتحتاج إلى تشغيل ميكانيكي كبير للفتحات المتداخلة. تكلفة الوحدة ≈ 210 دولارات , مدة التسليم من 5 إلى 10 أيام عمل. خصائص ميكانيكية جيدة بعد المعالجة الحرارية، ولكنها بطيئة ومكلفة للإمدادات الصغيرة.

التفسير: بالنسبة لهذا الجزء المتناسق من الألومنيوم، انتقلنا من الطباعة البوليمرية لفحص التركيب إلى القطع بالكمبيوتر (CNC) للإنتاج بسبب التسامحات والمتانة. كانت تقنية SLM المعدنية خيارًا قابلاً للتطبيق لكنها كانت مكلفة للغاية عند الكميات المنخفضة.

4) نموذج التكلفة الذي يمكنك استخدامه

استخدم هذا للمقارنة السريعة بين الخيارات:

إجمالي التكلفة لكل قطعة = (تكلفة الإعداد ÷ الكمية) + (وقت التشغيل/الطباعة للوحدة × سعر الساعة في الورشة) + تكلفة المادة + ما بعد المعالجة

مثال:

• Setup_CNC = 300 دولار، ShopRate = 60 دولار/ساعة، MachTime = 0.3 ساعة → تكلفة الإعداد لكل 10 قطع = 30 دولارًا، العمالة = 18 دولارًا، المادة = 6 دولارات → الإجمالي ≈ 54 دولارًا/قطعة

احسب دائمًا عند كمية الإنتاج المستهدفة (50، 200، 1000) لمعرفة النقطة التي يصبح فيها القطع بالكمبيوتر (CNC) أكثر اقتصادية من الطباعة.

5) متى تختار كل تقنية — قائمة مراجعة سريعة

اختر CNC عندما :

• الأجزاء تحمل الأحمال، أو حرجة من حيث التعب، أو تتطلب سبائك معدنية معتمدة.

• مطلوب تسامحات ≤ ±0.05 مم وقابلية تكرار عالية.

• يُعد تشطيب السطح والجودة الجمالية مهمين دون الحاجة إلى معالجة لاحقة مكثفة.

• الكمية > حوالي 100–200 (تعتمد على تعقيد الجزء).

اختر الطباعة ثلاثية الأبعاد عندما :

• تحتاج إلى تكرار سريع، أو قنوات داخلية، أو شبكات معقدة.

• أجزاء مخصصة بإنتاج منخفض أو تجهيزات حيث تكون القوالب مكلفة.

• يهم تقليل الوزن من خلال تحسين التخطيط الهيكلي.

• تقبل الخصائص الميكانيكية غير المتجانسة أو يمكنك إجراء معالجة لاحقة (تعبئة، تلدين).

اختر هجين عندما:

• استخدم القوالب/التثبيتات المطبوعة وقم بمعالجة الأسطح الحرجة باستخدام التحكم الرقمي بالكمبيوتر (CNC).

• القالب المطبوع بتقنية SLM مع المعالجة باستخدام التحكم الرقمي بالكمبيوتر (CNC) للأسطح المتلامسة يُعد الأفضل من حيث الوقت اللازم مقابل الجودة في بعض الأجزاء المعدنية.

6) طلب عرض أسعار (RFQ)

قم بتضمين هذه الحقول في كل طلب عرض أسعار للموردين:

• اسم الجزء والرسم (STL + STEP + رسم ثنائي الأبعاد)

• الأبعاد الحرجة والتسامحات (مع تحديد المرجعيات)

• مواصفات المادة والشهادات المطلوبة (مثل: 6061-T6؛ شهادات ISO/ASTM)

• متطلبات تشطيب السطح والطلاء (مثل: أنودة، Ra ≤ 0.8 µm)

• المتطلبات الميكانيكية (شد، تعب، درجة حرارة)

• الكمية: كمية النموذج الأولي والكمية السنوية المتوقعة

• هدف وقت التسليم والقيود المتعلقة بالشحن

• متطلبات الفحص ومعايير القبول (تقرير المقال الأول، CMM)

• متطلبات التعبئة والتصنيف